世界真的負擔得起“氫”型經濟嗎
設計 / 趙昊然
來源 / Forbes，作者：James Morris
儘管純電動汽車（BEV）的銷售比燃料電池汽車（FCEV）成功得多，但人們對氫燃料作為化石燃料的綠色替代品仍有很大興趣。上週，英國的首列氫動力列車進行了首航，而歐盟在7月公佈的氫戰略也在大力支持這項技術。
從用户的角度來看，氫氣似乎顯然是基於石油的內燃機的繼承人。你來到一個加氫泵前，五分鐘後你就能加滿燃料，然後你就可以開走了，就像過去100年一樣。但一些幕後的原因會告訴你，為什麼對於個人交通工具來説，這並不是一個環保的未來。
我最近借了輛豐田的Mirai，這是世界上第一款量產的FCEV，我可以確認氫概念作為一種駕駛體驗並沒有錯。Mirai非常舒適，儘管它在加速時發出奇怪的嗚嗚聲，而且以電動車的標準來看，速度不是很快。
新款Mirai將於2021年推出，後輪驅動，續航里程增加30%，看起來更有前景。豐田暗示，這款車可能非常運動，是特斯拉Model S的潛在競爭對手。現代在SMMT Zero活動上展示的Nexo FCEV與Mirai同樣豪華。
然而，目前在世界大部分地區，這些汽車對日常用户來説都是不可行的。目前英國只有10個加氫站，大多在倫敦附近，這意味着你得非常幸運才能住在一個加氫站附近。美國加州有42個加氫站，這使得擁有FCEV更為合情合理，而且加州也是這類車輛數量最多的地區（最新統計為8573輛）。
然而，一年前加州有22620個電動汽車充電樁，而在2020年10月，英國有19705個充電設備，分佈在12444個站點。相比之下，無論是倫敦還是加州的加氫站數量都微不足道。此外，在緊急情況下，電動車可以用普通家用插頭充電，而如果你的FCEV用完了氫，你就只能叫拖車了。
加氫站稀少，燃料昂貴
另一個問題是氫氣的成本。在英國，它的價格是每公斤12英鎊（約合人民幣106元），而在加州的平均價格是16.51美元（約合人民幣112元）。Mirai每公斤氫能行駛60英里（96公里），這是英國普通BEV每英里價格的5倍以上，在美國甚至更高，因為美國的電費往往更便宜。
事實上，在美國，使用化石燃料的汽車每英里的成本可能更低。IHS Markit INFO預測，到2030年，以可再生能源為主導的綠氫將具有成本競爭力，到2025年，價格將下降30%。但它需要便宜300%甚至更多，才能接近BEV的每英里價格。
所有這些問題都需要及早解決。FCEV基本上和十年前的BEV一樣，如果銷量上升，這些問題會慢慢消退。那樣會有更多的加氫站，氫的價格會下降。而更大的問題是制氫技術的綠色認證。
制氫技術目前略為尷尬。一方面，你可以從天然氣中獲得氫，但制氫過程會產生副產品——一氧化碳或二氧化碳，這取決於制氫的方法，因此這失去了“零排放”的意義。這就是所謂的“藍氫”，儘管相對於汽車排氣管中產生的廢氣，一氧化碳或二氧化碳更容易被控制住，但制氫過程仍然會產生温室氣體。
該圖顯示了純電動汽車、燃料電池汽車和化石燃料汽車的相對效率
從環保的角度來看，更有前途的是“綠氫”。它是指用電解水產生的氫，制氫過程的副產品只有氧氣。作為生產燃料的場所，加氫站需要水和電力供應。但這種制氫方法效率非常低，將水轉化為氫和氧消耗了48%的電力。
無論氫的來源是什麼，它都會損失大約50%的能量，這些能量應該在汽車的燃料電池中轉化為電能來驅動發動機。燃料電池發電的副產品可能是無污染的水，但你在到達那一步的過程中，會損失很多能量，而且由於“藍氫”的存在，也會產生一些温室氣體。
可以理解的是，大多數氫的支持者更喜歡“綠氫”的製備方式，儘管它在能源使用方面效率更低，而且目前全球只有1%的氫是用這種方式生產的。不過，使用可再生能源制氫，FCEV就像可再生能源驅動的BEV一樣無污染。
然而，由於在將電能轉化為氫氣的過程中會損失大量的電能，因此需要大量的能源來滿足這種低效率制氫方式的需求。而可再生能源的供應雖然不少，但需求還不夠大，受運輸方式的限制，目前不能被全部利用。豐田公司聲稱在過去的十年裏，有8.7TWh的風能被浪費，足以生產15.6萬噸的氫氣。
這是一個有效的論點——我們可以用氫氣儲存多餘的能量，為以後的車輛使用做準備。如果一些更大的交通工具，如飛機和船舶也使用燃料電池的話，電池電量需求的大幅增加，再生能源的更好利用，可能會抵消綠氫的低效率。
氫電解和燃料電池的效率使其比電池浪費更多的能源
使用氫氣來儲存多餘的電力供應仍然不是很現實，而且對於個人汽車來説，氫氣與電池電力相比有太多的缺點。儘管電動汽車的充電基礎設施還遠未達到所需要的水平，但它比氫燃料補充技術領先了10年，而且很可能會繼續領先。電力也比氫便宜得多，而能夠在家裏充電是一種改變生活方式的能力。
然而，最大的問題是FCEV比BEV浪費了多少電力——根據運輸與環境的數據，前者是78%，後者是27%。在一個需要節約能源而不是浪費能源的世界裏，這是我們負擔不起的。雖然在沒用電池的車型上推廣氫燃料電池情有可原，但是在效率只有BEV的1/3的情況下，將FCEV作為電動車進行推廣，對於更加環保的未來交通來説，是完全錯誤的方向。